JPH05158042A

JPH05158042A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH05158042A
Application number: JP32207191A
Authority: JP
Inventors: Tsunako Taniguchi; 維子谷口; Tomoaki Kuratate; 知明倉立
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】各絵素にアクティブ素子を接続し、電極２ａ，
２ｂの上に一軸配向処理を施した配向膜４ａ，４ｂを形
成し、基板間にカイラルスメクチックＣ相を有する液晶
７を介在させ液晶パネル１１とし、かつ、カイラルスメ
クチックＣ相における層構造がシェブロン構造であり、
前記折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向に発生するラ
イトニング欠陥とその欠陥の後方に発生するヘアピン欠
陥に囲まれた領域の内側、もしくは、一軸性配向処理方
向に発生するヘアピン欠陥と後方に発生するライトニン
グ欠陥に囲まれた領域の外側に発生する方向であり、か
つ、前記折れ曲がり方向を示す領域が駆動時にユニフォ
ーム配向であることを特徴とする。【効果】適切な液晶材料とハイプレチルト配向膜の組合
わせでＣ１ユニフォーム配向を可能にし、高コントラス
トを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強誘電性液晶を用いた液
晶表示装置に関するものであり、さらに詳しくは高コン
トラストの液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶素子は、時計、電卓はもとよ
り、ワープロ、パソコン、テレビの表示素子から空間変
調素子、ライトバルブ等幅広い分野において用いられて
いるが、一般に用いられているのはネマチック液晶を利
用したものである。ネマチック液晶を用いた素子として
は、ツイステッドネマチック型（ＴＮ型）、スーパーツ
イステッドネマチック型（ＳＴＮ型）などがある。

【０００３】しかし、ＴＮ型液晶素子をマルチプレック
ス駆動させる場合には走査線数の増加に伴い、急速に駆
動マージンが狭くなり、十分なコントラストが得られな
い。実用的なコントラストを持つ大容量表示を実現する
ために、ＳＴＮ型やダブルレイヤースーパーツイステッ
ドネマチック型（ＤＳＴＮ型）表示素子がある。しか
し、これらも依然ライン数の増加に伴い、コントラスト
が低下し、応答速度が遅くなるという欠点が生じる。

【０００４】前記問題を解決するものとして、ＴＮ型液
晶素子にアクティブ素子を設けた手法が考えられている
が、ネマチック液晶を用いた素子は視角が狭い。これは
ネマチック液晶を用いた素子固有の欠点であり今後も大
きく改善されることはない。これに対して、広視野角を
有する液晶素子として提案されたのがクラーク（N.A.Cl
ark）とラガバル（Lagerwall）の強誘電性液晶素子（Ｆ
ＬＣＤ）（Appl.Phy.Lett.,36,899 (1980);特開昭 56-
107216号公報；米国特許第4366924号）である。ネマチ
ック液晶素子が液晶分子の誘電異方性を利用する電界効
果型であるのに対して、ＦＬＣＤは液晶の自発分極の極
性と電界の極性が整合するように液晶分子がスイッチン
グする素子である。

【０００５】この表示方法はカイラルスメクチックＣ
相、カイラルスメクチックＩ相、カイラルスメクチック
Ｆ相などの強誘電性液晶を利用する。ＦＬＣＤにおいて
強誘電性液晶をセル厚の薄いセルに注入すると、界面の
影響を受けて液晶の螺旋構造がほどけて液晶分子がスメ
クチック層法線に対して傾き角θだけ傾いて安定する領
域と−θ傾いて安定する領域が混在し、双安定性を有す
る。この強誘電性液晶素子に電圧を印加すると、液晶分
子とその自発分極の向きを一様に揃えることができ、印
加する電圧の極性を切り替えることによって液晶分子の
配向をある一定の状態から別の一定の状態へと切り替え
るスイッチングが可能となる。

【０００６】このスイッチングに伴い、セル内の強誘電
性液晶では、複屈折光が変化するので２つの偏光子間に
前記強誘電性液晶素子を挟むことによって、透過光を制
御することができる。さらに、電圧の印加を停止しても
液晶分子の配向は、界面の配向規制力によって電圧印加
停止前の状態に維持されるので、メモリ効果も得ること
ができる。また、スイッチング駆動に必要な時間は、液
晶の自発分極と電界が直接作用するためにツイステッド
ネマティック型液晶表示装置の1/1000以下という高速応
答性が可能である。

【０００７】以上のようにこの強誘電性液晶素子の特徴
としては視角が広いだけでなく、双安定性、メモリー
性、高速応答性などの長所を兼ね備えており、WYSIWYG
(Whatyou see is what you get.)の概念を実現する大容
量表示用の素子として大いに有望視されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
強誘電性液晶をマルチプレックス駆動した場合には、図
９に示すように、非選択時に印加されるバイアス電界に
よって種々の問題が生じる。第一に強誘電性液晶はメモ
リ性を有するのであるが、メモリ状態の反転という現象
がしばしば生じる。これは、電界を印加して分子が＋θ
傾いた状態にした後、電界を除去すると＋θ傾いた状態
をを保たずに−θ傾いた状態に戻ってしまうという現象
である。この現象は強誘電性液晶の自発分極によって生
じる逆電場によって引き起こされると説明されている
（吉田、他；第１３回液晶討論回予稿集、２Ｚ１５（19
87））。これは、画面のざらつきやコントラスト低下
等、表示品位に多大な悪影響を及ぼすものであり、バイ
アス電界が印加されることによって著しく促進される。

【０００９】バイアス電界が印加されることによって生
じる第二の問題は、コントラストが低下することであ
る。強誘電性液晶は電界に直接応答するので、バイアス
電界が印加されると液晶分子が揺らぐ。この分子の揺ら
ぎがコントラストを低下させるのである。本発明は前記
のようなメモリの反転がなく、高コントラスト、広視野
角の強誘電性液晶素子を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の研究者らは良好
なコントラストを得、かつ実用上必要なその他の仕様を
満たすことを目的として鋭意研究を重ねた結果、本発明
に達した。すなわち、本発明では、複数の電極を設けた
互いに対向して配置されている上下基板があり、一対の
基板電極の重なり部分が絵素部となる素子において、各
絵素にはアクティブ素子を接続し、前記電極の上に一軸
配向処理を施した配向膜を形成し、前記一軸配向処理の
方向を互いに対向して処理し、これらの基板間にカイラ
ルスメクチックＣ相を有する液晶を介在させ液晶パネル
とし、前記電極に選択的に電圧を印加することによって
液晶の光軸を切り替える駆動手段と、光軸の切り替えを
光学的に識別する手段を有しており、かつ、カイラルス
メクチックＣ相における層構造が『く』の字形状に折れ
曲がったシェブロン構造であり、前記折れ曲がり方向
が、一軸配向処理方向に発生するライトニング欠陥とそ
の欠陥の後方に発生するヘアピン欠陥に囲まれた領域の
内側、もしくは、一軸性配向処理方向に発生するヘアピ
ン欠陥と後方に発生するライトニング欠陥に囲まれた領
域の外側に発生する方向であり、かつ、前記折れ曲がり
方向を示す領域が駆動時にユニフォーム配向であること
を特徴とする液晶表示装置を提供する。

【００１１】本発明では、液晶装置の特徴、液晶表示の
駆動方法、適用液晶の３項目についての構成は下記する
ようになっている。まず、液晶装置の特徴は 1. 複数の電極を設けた互いに対向して配置されている
上下基板があり、 2. 一対の基板電極の重なり部分が絵素部となる素子が
配置され、 3. 各絵素にはアクティブ素子を接続し、 4. 前記電極の上に一軸配向処理を施した配向膜を形成
し、 5. その一軸配向処理の方向を互いに対向して処理し、 6. これらの基板間にカイラルスメクチックＣ相を有す
る液晶を介在させて液晶パネルとし、さらに液晶表示の
駆動方法は、 7. 前記電極に選択的に電圧を印加することによって液
晶の光軸を切り替える駆動手段を有しており、 8. アクテイブ素子が液晶にスイッチング電圧以外のバ
イアス電圧の印加を防止するものであり、適用液晶の特
徴としては、 9. カイラルスメクチックＣ相における層構造が『く』
の字形状に折れ曲がったシェブロン構造であり、 10. 前記折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向に発生す
るライトニング欠陥とその欠陥の後方に発生するヘアピ
ン欠陥に囲まれた領域の内側、 11. もしくは、一軸性配向処理方向に発生するヘアピン
欠陥と後方に発生するライトニング欠陥に囲まれた領域
の外側に発生する方向であり、 12. かつ、前記折れ曲がり方向を示す領域が駆動時にユ
ニフォーム配向であることを特徴とする液晶表示装置に
関する。

【００１２】さらに、好ましい条件として、次の項目が
挙げられる。 13. アクティブ素子が薄膜トランジスタである。 14. 薄膜トランジスタがアモルファスシリコンまたはポ
リシリコンである。 15. 配向膜がラビングによって一軸配向処理を施されて
なるものであり、配向膜のプレチルト角が８〜３０°で
ある。

【００１３】まず始めに、液晶表示装置の構成について
説明する。図７はＴＦＴを用いて駆動する液晶素子の一
例を示す断面図である。ガラス基板31a上に透明電極45
a、絶縁膜42a、配向膜43aの順に各層が形成されたもの
が、基板47である。ここで、配向膜43aにはラビングに
よる一軸配向処理がほどこされた構造になっている。

【００１４】一方、もう片側のガラス基板31bにはゲー
ト電極35、遮光層39、絶縁膜33、半導体膜(アモルファ
スシリコンまたはポリシリコン)40 、n⁺層41が順に積
層されて、ＴＦＴ部分が構成され、これとは別の位置に
画素電極37が形成され、ついでソース電極36、ドレイン
電極38が形成され、さらに絶縁膜42b 、遮光膜44、配向
膜43b が形成されたものが基板46である。配向膜43b に
は基板47と同様にラビングによる一軸配向処理がほどこ
された構造になっている。

【００１５】ついで、この基板47と基板46は、互いに配
向膜43a,43bが対向しあい、基板47と46でラビング方向
がほぼ一致するようにし、1.5〜３μm程度の間隔を隔て
てシール部材で貼り合わせる。これらの基板47、46間に
は強誘電性液晶を介在させて液晶セルが作成される。更
に、このセルの上下に偏光軸をほぼ直交させた偏光板を
配置させ、偏光板の一方の偏光軸をセルの液晶のどちら
か一方の光軸にほぼ一致させて液晶表示装置とする。

【００１６】つぎに、適用する液晶の特徴について説明
する。このような強誘電性液晶素子においてはカイラル
スメクチックＣ層における層構造は、一般的には、
『く』の字におれまがったシェブロン構造をしているこ
とが知られている。ところで、この層の折れ曲がる方向
は図２に示すように、二通りの方向(17,18)に発生し、
これに伴って二つの異なった配向状態が生じる。そのと
き層と層の折れ曲がりの方向が異なった場所には、ジグ
ザグ欠陥と呼ばれる配向欠陥が生じてくる。図２に示す
ように、ジグザグ欠陥には層の折れ曲がる方向で << >>
と >> << の２種類の欠陥が発生し、その形状から前者
15がライトニング欠陥、後者16をヘアピン欠陥と名付け
られており、この形状を観察することで層の折れ曲がり
方向が規定できる。 Jpn.J.Appl.Phys. 28,p.50 (1988)
。

【００１７】このような２つの配向はラビング方向との
関係からＣ１配向、Ｃ２配向と呼ばれている（神辺、電
子情報通信学会専門講習会講演論文集「オプトエレクト
ロニクス」−液晶表示と関連材料−、1990年1月, p18〜
26）。図３はこれら２つの配向を説明するための図であ
る。図３に記されている円錐状の図形は、スイッチング
の際に、液晶分子が動きうる軌道で、層法線25に対して
液晶のティルト角26だけ傾いた軌道である。この関係に
関しては、特公平1-158415の中でも論じており、ラビン
グ軸と層の折れ曲がり方向が逆である23の場合をＣ１配
向（シェブロン１）、同じである図３の24の場合をＣ２
配向（シェブロン２）と定義している。以下本特許でも
同様の名称を使う。

【００１８】Ｃ１配向とＣ２配向は、基板界面の液晶分
子のプレティルトが無い場合には、ほぼ等価な配向状態
を示すが、ラビング処理などの一軸配向処理をした場
合、図４に示すような方向に液晶分子のプレチルト22が
生ずる。このプレチルトを大きくすると、Ｃ１とＣ２で
液晶分子の配向状態の差が顕著になっていく。プレティ
ルト角度は2度程度以上あれば差は顕著であることを本
発明の研究者らは確認している。また、Ｃ１配向の方が
より高温側に出現する傾向のあることも報告されている
（神辺、電子情報通信学会専門講習会講演論文集「オプ
トエレクトロニクス」−液晶表示と関連材料−、1990年
1月、 p-18〜26.）。

【００１９】具体的な、液晶化合物は次式( 化１，２）
に示すような構造のものが例示できる。

【００２０】

【化１】

【００２１】

【化２】図５はスイッチングを示すための模式図を示す。図５ a,
b、図５c,dは、基板界面での分子が動きにくい場合のＣ
１、Ｃ２配向のメモリ状態の分子(Cダイレクター )の様
子を模式的に記したものである。この図において、電界
を印加した時のスイッチングは、ab、cd間で生じる。こ
の時、メモリー状態の切り替えは、シエブロン構造のつ
なぎめ部分14だけで起こっていることになる。界面にお
ける分子の上下基板での配置を考えると、Ｃ１配向では
nダイレクタ20は大きくねじれた状態になっており、Ｃ
２配向では小さなねじれ状態になっている。それゆえ、
Ｃ１配向の方が消光性が悪いことが予想される。

【００２２】実際、特開平 -158415によれば、セルの上
下に偏光板を直交させて配置し、セルをその中で回転さ
せるたとき、Ｃ１配向では消光する場所がなく、Ｃ２配
向では消光する場所があり、Ｃ１配向に比べＣ２配向の
方が、良いコントラスト特性をしめすことが報告されて
いる。このような結果は配向膜のプレチルト角度が小さ
いときに得られるもので、同様の結果を本発明の研究者
たちも確認したが、本発明の研究者たちは、配向膜のプ
レチルト角度がもっと大きいときには違った現象が生じ
ることを見いだした。すなわちプレチルト角度が８°〜
30°という大きな値を示す配向膜を用いると、高温側の
Ｃ１配向においては、明確な消光位置を示す領域と消光
する位置を示さない領域とが観察され、低温側のＣ２配
向では、明確な消光位置を示す領域が観察される。ユニ
フォーム配向とツイステッド配向とを消光位の有無によ
って区別することが一般に認められているので（福田、
竹添、「強誘電性液晶の構造と物性」、コロナ社、1990
年, p-327）、今ここで、Ｃ１配向で消光位を示すもの
をＣ１Ｕ（Ｃ１ユニフォーム）配向、Ｃ１配向で消光位
を示さないものをＣ１Ｔ（Ｃ１ツイステッド）配向と呼
ぶことにする。Ｃ２配向については一種類の配向しか得
られなかったので、Ｃ２配向とのみ標記することにす
る。

【００２３】この現象をもう少し考察すると次のように
言うこともできる。すなわち、図５−a〜dを用いて説明
した現象は、基板界面で分子が動きにくい場合について
述べたわけであるが、ところが、界面付近の分子を動き
易くし、界面反転が発生した場合を考えると、状況が異
なってくる。図５e,f,図５ g,hは界面反転が、発生し
た場合のＣ１、Ｃ２配向のメモリー状態の分子の様子
を記したものである。この図において、電界を印加した
時のスイッチングは、ef、gh間で起こっている。この場
合Ｃ１配向においては、２つのメモリー状態共に上下基
板の分子のねじれ状態はなくなり、しかも、２つのメモ
リー状態間の光軸角度（メモリ角度）が広くなる。この
ため、直交ニコル中で消光が可能なだけでなく、セルを
消光位置に設置し、電圧印加を行ってもうひとつのメモ
リー状態に光軸を切り替えた時の光軸角の動きが大きい
ために、大きな光変化が得られることになる。

【００２４】ところがＣ２配向においては、界面近傍の
分子の反転が起こったとしても、図から分かるように、
第一のメモリー状態と第二のメモリー状態との間では、
光軸の変化が、大きく取れない。従って、界面付近の分
子を動き易くし、界面反転が発生した場合には、Ｃ１配
向の方が、よりコントラストがとれることが推定できる
わけである。

【００２５】一般に、ハイプレチルトの配向膜を用いる
と、基板界面で分子が動き易くなると解釈しており、こ
れが前記の現象と結び付くものと考えている。さて、プ
レチルト角度の大きな配向膜を用いた場合、Ｃ１Ｕ、Ｃ
１Ｔ、およびＣ２の３つの状態が観察されるわけである
が、得られるコントラストには次のような傾向があるこ
とを本発明の研究者らは見いだした。

【００２６】Ｃ１Ｕ＞Ｃ２＞Ｃ１Ｔ上述のように我々はプレチルト角8〜30°という従来よ
り大きいプレチルト角を持つ配向膜と強誘電性液晶とを
組み合わせることによって、Ｃ１Ｕ配向を実現し、小さ
いプレチルト角をもつ配向膜では得られなかった高コン
トラスト表示を可能にした。

【００２７】さらに、液晶素子の駆動方式について説明
する。上述したように、Ｃ１Ｕ配向を用いることによっ
て高コントラスト表示が可能となるのであるが、全ての
強誘電性液晶がＣ１Ｕ状態でスイッチングするわけでは
ない。Ｃ２配向しか示さない液晶や、マルチプレックス
駆動するとＣ１Ｔ配向でしかスイッチングしない液晶、
Ｃ１Ｕ配向を示していてもスイッチングしない液晶が多
数発生した。

【００２８】また、Ｃ１Ｕ配向でマルチプレックス駆動
した場合でも従来のようなメモリの反転現象やコントラ
ストの低下は生じた。前記の様な問題点を解決するため
に、我々は上述のような大きいプレチルト角を持つ配向
膜と強誘電性液晶を組み合わせた素子に更にアクティブ
素子を接続した。これによって、図１０に示すようにソ
ース電極にバイアス電界が印加されても液晶にその影響
が及ばない。従って、メモリの反転現象やコントラスト
の低下を防止することができた。新たにマルチプレック
ス駆動時にＣ１ツイスト配向でしかスイッチングしない
液晶やＣ１Ｕ配向を示していてもスイッチングしない液
晶をＣ１Ｕでスイッチングさせることができ、使用でき
る液晶の種類を拡大する効果も見いだせた。また、アク
ティブ素子の駆動法として図１１のように、ゲートＯＮ
状態の時にソース電極から「双極性パルス＋０」を印加
する駆動法を用いれば、液晶に直流成分が印加されない
ので信頼性の面で好ましい。

【実施例】

【００２９】実施例１前記の式１、２に構造式で示している化合物を表１、表
２に示す割合で混合し、すべての化合物を、一度、各成
分が等方性液体状態になるまで加熱し、十分に攪拌した
後、室温まで放冷することによりBLC１〜１０を作製し
た。これらの液晶組成物はスメクチックＣ相を有した。
BLC１〜１０にCH1を２％添加してFLC１〜１０を作製し
た。これらの強誘電性液晶組成物FLC１〜１０の転移温
度を表３、表４に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】実施例２本発明に適用した配向膜について磁場容量法を用いてプ
レチルト角を求めた。その測定結果を表５に示す。な
お、測定用のセルは以下のようにして作製した。 1. ガラス基板上におよそ1000Åの厚さのＩＴＯ膜を蒸
着もしくはスパッタにより形成した。 2. １の基板上に膜厚およそ５００Åの絶縁膜を形成し
た。この絶縁膜は、ＳｉＯ₂の場合、蒸着により形成
し、東京応化製のＯＣＤ（OCDP-59310）の場合、スピン
コートにより形成した。 3. ２の基板に表５に示す配向膜をスピンコート等の方
法を用いて膜厚およそ400Åで形成した。 4. ３の処理の後、レーヨン系の布を用いたラビング法
により一軸配向処理を行った。 5. ４でラビング処理を施した基板を上下基板とし、上
下の基板でラビング処理を施した面が向かい合い、かつ
ラビング方向が反平行となり、かつ上下基板間のギャ
ツプが20μｍになるようにフィルム状のスペーサーを挟
み、貼り合わせた。 6. ５で作製されたセルにメルク社製のネマチック液晶
材料Ｅ−８を注入し液晶セルを作製した。

【００３５】

【表５】

【００３６】実施例３図７はＴＦＴを用いた強誘電性液晶セルの断面図、図６
はＴＦＴ基板の斜視図であり、以上に示す各図はいずれ
も本発明の一実施例を示すものである。 1. ガラスまたはプラスチック基板３１上にスパッタに
よってＴａ膜を形成し所定の形状にパターニングしてゲ
ート配線３２、ゲート電極３５を形成し、ゲート電極上
には遮光層39を形成した。 2. １の基板の上にプラズマＣＶＤによって絶縁膜３３
（ＳｉＮ_x）、半導体膜４０（ａ−Ｓｉ）、ｎ⁺層４１
（リンをドープしたａ−Ｓｉ）を形成し、該半導体膜４
０（ａ−Ｓｉ）、ｎ⁺層４１（リンをドープしたａ−Ｓ
ｉ）をパターニングした。 3. ２の基板にＩＴＯ膜をスパッタによって形成しこれ
をパターニングして画素電極３７を形成した。 4. ３の基板ににＴｉ膜をスパッタによって形成しこれ
をパターニングしてソース電極３６とドレイン電極３８
を形成した。 5. ４の基板に絶縁層４２（ＳｉＯ₂）を 500Åの厚さに
形成した。 6. ５の基板に遮光層４４を形成した。 7. 別の基板にスパッタによってＩＴＯ膜による対向電
極４５を形成した。 8. ７の基板に絶縁層４２（ＳｉＯ₂）を 500Åの厚さに
形成した。絶縁層の厚さは300〜5000Å、好ましくは500
〜2000Åの範囲に設定することができる。 9. ６及び８の基板に配向膜４３（PSI-X-A-2001（チッ
ソ石油化学社製）またはRN715（日産化学社製））をス
ピンコーターにて 400Åの厚みに形成する（４６、４
７）。配向膜の厚さは100〜5000Å、好ましくは500〜20
00Åの範囲に設定することができる。 10. ９で作成された基板４６、４７にレーヨン系の布を
用いてラビング法による一軸配向処理を施す。このとき
のラビングの方向は、基板４６、４７を貼り合わせたと
きにラビング方向が同じになるように行なう。 11. １〜１０の工程を経た上下の基板の間に直径1.5μ
ｍのシリカビーズを分散させエポキシ樹脂製のシール部
材で貼り合わせる。シリカビーズの直径は1〜3μｍ、好
ましくは、1.2〜1.8μｍの範囲に設定することができ
る。 12. 前記の行程を経て作成したパネルに本発明の強誘電
性液晶組成物を真空注入法により注入した。注入後はア
クリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止した。

【００３７】実施例４図８はＴＦＴを用いた強誘電性液晶セル第２の実施例の
断面図である。実施例３において、ＴＦＴ基板側の遮光
層44を形成するかわりに、対向基板側のＩＴＯを形成し
た上に、遮光層４５を非絵素部分と絵素のエッジ部分を
覆うように形成した。

【００３８】実施例５配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例３のセル構成
のセルにFLC１を注入して液晶素子を作成した。この液
晶セルのチルト角、メモリ角、室温での配向を表６に示
す。前記液晶セルに図１０に示す電圧を印加したところ
Ｃ１Ｕ配向でスイッチングし、その時のコントラスト比
は５０：１以上であった。

【００３９】

【表６】

【００４０】実施例６実施例５において、FLC１を注入する代わりにFLC２、FL
C３、FLC４,FLC５、FLC６、FLC７、FLC８、及びFLC１０
を注入して液晶素子を作成した。これらの液晶セルのチ
ルト角、メモリ角、室温での配向を表６に示す。前記液
晶セルに図１０に示す電圧を印加したところＣ１Ｕ配向
でスイッチングし、その時のコントラスト比は４０：１
以上であった。

【００４１】実施例７実施例５において、配向膜としてPSI-X-A-2001を用いる
代わりにRN715を用い、FLC１を注入する代わりにFLC９
を注入して液晶素子を作成した。この液晶セルのチルト
角、メモリ角、室温での配向を表６に示す。前記液晶セ
ルに図１０に示す電圧を印加したところＣ１Ｕ配向でス
イッチングし、その時のコントラスト比は４０：１であ
った。

【００４２】実施例８配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例４のセル構成
のセルにFLC１、FLC２、FLC３、FLC４,FLC５、FLC６、F
LC７、FLC８、及びFLC１０を注入して液晶素子を作成し
た。これらの液晶セルに図１０に示す電圧を印加したと
ころＣ１Ｕ配向でスイッチングし、その時のコントラス
ト比は４０：１以上であった。また、非絵素部分が遮光
されており、表示全面に亘ってざらつきのない均一な素
子であった。

【００４３】実施例９実施例３のセル構成のセルに、FLC１、FLC２を注入して
液晶素子を作成した。前記液晶セルに図１０に示す波形
を印加する代わりに図１１に示す電圧を印加したところ
Ｃ１Ｕ配向でスイッチングし、その時のコントラスト比
は５０：１であった。

【００４４】比較例１実施例５において、FLC１を注入する代わりに市販の液
晶ＣＳ１０１４（チッソ石油化学社製）を注入して液晶
素子を作成した。前記液晶セルに図１０に示す電圧を印
加したところＣ２配向でスイッチングし、その時のコン
トラスト比は３０：１であった。

【００４５】比較例２図３は、マルチプレックス駆動する液晶装置部の断面を
示したものである。液晶パネルは以下の手順により作成
した。 1. ガラス基板１ａ、１ｂのそれぞれの上に1000Åの厚
さの複数本の透明電極（２ａ、２ｂ）が互いに平行にな
るようストライプ状に電極のパターンを配列して形成す
る。透明電極の厚さは300〜5000Å、好ましくは1000〜3
000Åの範囲に設定することが可能である。 2. １の基板上に、電極保護膜３ａ、３ｂを1000Åの膜
厚で形成する。電極保護膜の厚さは 300〜5000Å、好ま
しくは500〜2000Åの範囲に設定することができる。電
極保護膜には、ＳｉＯ₂もしくは、東京応化製のＯＣＤ
（OCD P-59310）を使用した。電極保護膜は、ＳｉＯ₂
の場合、スパッタにより形成し、ＯＣＤの場合は、スピ
ンナーにより基板に塗布後、焼成する事より形成した。 3. ２の基板上に配向膜を 4003の膜厚で形成する。配向
膜材料としてはチッソ石油化学社製のPSI-X-A-2001（ポ
リイミド）または日産化学社製のRN715をスピンコータ
ーにて塗布し、焼成する事により形成した。配向膜の厚
さは200〜1000Åの範囲で設定することができる。 4. ３で作成された基板にレーヨン系の布を用いてラビ
ング法による一軸配向処理を施す。このときのラビング
の方向は、基板９、１０を電極パターンが直交するよう
に貼り合わせたときにラビング方向が同じになるように
行なう。 5. １〜４の工程を経た上下の基板の間に直径1.5μｍの
シリカビーズを分散させエポキシ樹脂製のシール部材で
貼り合わせる。シリカビーズの直径は1〜3μｍ、好まし
くは、1.2〜1.8μｍの範囲に設定することができる。 6. １〜５の工程を経て作成したパネルに前述の本発明
による強誘電性液晶組成物を真空注入法により注入し
た。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口
を封止した。

【００４６】比較例３配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例９のセル構成
のセルにFLC１及びFLC２を注入した。これらのセルのチ
ルト角、メモリ角、室温での配向を表６に示す。前記液
晶セルに図９で示す電圧を印加したところＣ１Ｕ配向で
スイッチングし、その時のコントラスト比は３０：１で
あった。また、絵素のエッジ部分からメモリの反転現象
が見られた。

【００４７】比較例４配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例９のセル構成
のセルにFLC３、FLC４FLC６、及びFLC１０を注入した。
これらのセルのチルト角、メモリ角、室温での配向を表
６に示す。前記液晶セルに図９で示す電圧を印加したと
ころ室温でスイッチングを示さなかった。

【００４８】比較例５配向膜としてRN715を用いた実施例９のセル構成のセル
にFLC９を注入した。このセルのチルト角、メモリ角、
室温での配向を表６に示す。前記液晶セルに図９で示す
電圧を印加したところ室温でスイッチングを示さなかっ
た。

【００４９】比較例６配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例９のセル構成
のセルにFLC５及びFLC７を注入した。これらのセルのチ
ルト角、メモリ角、室温での配向を表６に示す。前記液
晶セルに図９で示す電圧を印加したところ室温でＣ１ツ
イスト部分しかスイッチングを示さなかった。

【００５０】比較例７配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例９のセル構成
のセルにFLC８を注入した。このセルのチルト角、メモ
リ角、室温での配向を表６に示す。前記液晶セルに図９
で示す電圧を印加したところ室温でＣ１Ｕ配向とＣ１Ｔ
配向が混在してスイッチングした。

【００５１】比較例８配向膜としてPSI-X-A-2001を用いた実施例９のセル構成
のセルに市販の液晶ＣＳ１０１４（チッソ石油化学社
製）を注入した。前記液晶セルに図９で示す電圧を印加
したところＣ２配向でスイッチングし、その時のコント
ラスト比は８：１であった。また、絵素のエッジ部分か
らメモリの反転現象が見られた。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、適切な液晶材料とハイ
プレチルト配向膜を組み合わせることによってＣ１Ｕ配
向を可能にし、高コントラスト実現することができる。
前記Ｃ１Ｕ配向技術にアクティブ素子を付加すると、液
晶にバイアス電界が印加されなくなり、メモリの反転現
象が抑えられ、液晶分子の揺らぎによるコントラストの
低下が防止できる。

【００５３】アクティブ素子の立場からすると、強誘電
性液晶と組み合わせることによって、ネマチック液晶と
組み合わせたときよりも、広視野角で駆動電圧の低い液
晶素子を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はマルチプレックス駆動する液晶素子の断
面図。

【図２】図２はカイラルスメクチックＣ相のシェブロン
構造及びジグザグ欠陥について説明するための図。

【図３】図３はカイラルスメクチックＣ相における分子
の配向状態について説明するための図。

【図４】図４はラビング配向処理と液晶分子のプレチル
トとの関係を説明するための図。

【図５】図５は強誘電性液晶のスイッチングについて説
明するための図。

【図６】図６は本発明の第一のＴＦＴ基板の斜視図。

【図７】図７は本発明の第一のＴＦＴ基板の断面図。

【図８】図８は本発明の第二のＴＦＴ基板の断面図。

【図９】図９は図１に示した液晶素子に印加する電圧波
形を示す図。

【図１０】図１０はアクティブ素子を設けた液晶素子に
印加する第一の電圧波形を示す図。

【図１１】図１１はアクティブ素子を設けた液晶素子に
印加する第二の電圧波形を示す図。

【符号の説明】

１ａ，ｂガラス基板２ａ，ｂ透明電極３ａ，ｂ絶縁膜４ａ，ｂ配向膜６シール部材７液晶９，１０基板１１液晶セル１２ａ，１２ｂ偏光板１４つなぎめ部分１５ライトニング欠陥１６ヘアピン欠陥１７，１８折れ曲がる方向１９ラビング方向２０液晶分子２１Ｃダイレクター２２プレチルト角２３Ｃ１配向２４Ｃ２配向２５層法線２６ティルト角２７ローラー３１プラスチック基板３２ゲート配線３３絶縁膜３４ＴＦＴ３５ゲート電極３６ソース電極３７画素電極３８ドレイン電極３９遮光層４０半導体膜４１ｎ⁺層４２絶縁層４３配向膜４４遮光層４５対向電極４６，４７基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電極を設けた互いに対向して配置
されている上下基板があり、一対の基板電極の重なり部
分が絵素部となる素子において、各絵素にはアクティブ
素子を接続し、前記電極の上に一軸配向処理を施した配
向膜を形成し、前記一軸配向処理の方向を互いに対向し
て処理し、これらの基板間にカイラルスメクチックＣ相
を有する液晶を介在させ液晶パネルとし、前記電極に選
択的に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替
える駆動手段と、光軸の切り替えを光学的に識別する手
段を有しており、かつ、カイラルスメクチックＣ相にお
ける層構造が『く』の字形状に折れ曲がったシェブロン
構造であり、前記折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向
に発生するライトニング欠陥とその欠陥の後方に発生す
るヘアピン欠陥に囲まれた領域の内側、もしくは、一軸
性配向処理方向に発生するヘアピン欠陥と後方に発生す
るライトニング欠陥に囲まれた領域の外側に発生する方
向であり、かつ、前記折れ曲がり方向を示す領域が駆動
時にユニフォーム配向であることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】アクティブ素子が薄膜トランジスタであ
る請求項１項に記載されている液晶表示装置。
【請求項３】薄膜トランジスタがアモルファスシリコ
ンまたはポリシリコンである請求項２項に記載されてい
る液晶表示装置。
【請求項４】配向膜がラビングによって一軸配向処理
を施されてなるものであり、配向膜のプレチルト角が８
〜３０°である請求項１〜２項のいずれかに記載されて
いる液晶表示装置。
【請求項５】強誘電性液晶の相系列がＩＮＡＣである
ことを特徴とする請求項１または２または４項のいずれ
かに記載されている液晶表示装置。